工程光學郁道銀

工程光學

第4章-2

光學系統(tǒng)中的光闌

與光束限制本章內容提要第一節(jié)光闌第二節(jié)照相系統(tǒng)的光闌第三節(jié)望遠鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇第四節(jié)顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制與分析第五節(jié)光學系統(tǒng)的景深第六節(jié)數(shù)碼照相機鏡頭的景深（自學）

第三節(jié)望遠鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇

一、雙目望遠鏡的組成

1、構成轉像物鏡、目鏡的共同焦面上2、光學參數(shù)★視覺放大率：★視場角：★物鏡焦距：★目鏡焦距：★出瞳直徑：★出瞳距離：望遠鏡系統(tǒng)簡化圖與人眼聯(lián)用,滿足光瞳銜接原則★目視光學系統(tǒng)的視角放大率：遠處物體經系統(tǒng)所成的像對眼睛張角的正切，與該物體直接對眼睛張角的正切之比。*概念區(qū)別：角放大率復習：第二章3、分劃板——視場光闌分劃板位于物、目兩鏡的共同焦面上：入射窗、出射窗均在無窮遠處，分別與物、像面重合。望遠鏡系統(tǒng)簡化圖出瞳入瞳hz物hz目hz分1）物鏡的左側10mm；2）物鏡上；3）物鏡右側10mm。2、孔徑光闌的位置：二、望遠鏡系統(tǒng)中的光束限制

1、光瞳銜接原則：

——前面系統(tǒng)的出瞳與后面系統(tǒng)的入瞳重合?！镒粉E主光線的投射高度望遠鏡系統(tǒng)的光闌位置實際系統(tǒng)中，物鏡框前后10mm左右放置孔徑光闌；分劃板為視場光闌；孔徑光闌對目鏡成的像距即為出瞳距離lz>6mmhz物hz目hz分1）光闌在物鏡的左側10mm（ω=4.25°）：

正切計算法2）光闌在物鏡上：

正切計算法3）光闌闌在物鏡鏡右側10mm：正切計算法通光口徑徑計算（（表4-1）h為軸上點邊緣緣光線投射高度度（平行光光線）三、望遠遠鏡系統(tǒng)統(tǒng)光束限限制的總總結1、兩光光學系統(tǒng)統(tǒng)聯(lián)用時時，一般般應滿足足光瞳銜銜接原則則；2、目視視光學系系統(tǒng)的出出瞳一般般在外，，且不小小于6mm；4、分劃劃板就是是視場光光闌。3、孔徑徑光闌大大致在物物鏡左右右；4、光闌位位置對軸外外光束位置置的選擇(1)(1)(2)(3)(3)(2)第四節(jié)顯顯微鏡系統(tǒng)統(tǒng)中的光束束限制和分分析一、簡單顯顯微鏡系統(tǒng)統(tǒng)中的光束束限制1、顯微鏡系統(tǒng)統(tǒng)的構成二、遠心光光路1、孔徑光光闌在物鏡鏡上(a)測距原理：(b)調焦不準：2)由于于調焦不精精確，引起像平面和和標尺平面面不重合，從從而導致測測量誤差。1)入瞳瞳與物鏡邊邊框重合；；2、孔徑光光闌在物鏡鏡的像方焦平平面上1)入瞳瞳位于物方方無窮遠。。A和A1、B和B1的主光線分分別重合，，且軸外點點的主光線線平行于主主軸。3)主光光線是物點點成像光束束的中心軸軸，則物點點A1B1在刻尺平面面構成的兩兩個彌散斑斑的中心間隔始終不變。?！锓竭h心光光路(a)測測距原理：：(b)調調焦不準：：三、場鏡的的應用缺點：出射射主光線的投投射太高，，要求物鏡鏡后面系統(tǒng)統(tǒng)的口徑必須非常大大。-1×透鏡轉像系系統(tǒng)：加長長光路。1、長光路路顯微鏡系系統(tǒng)2、降低主主光線，減減小后續(xù)光光路口徑的的辦法-1×轉像系統(tǒng)★場鏡：：與像平面重重合、或者者很靠近像像平面的透透鏡?！镄Ч海褐鞴饩€經場場鏡后通過過-1×轉像透鏡中中心，從而對后面面系統(tǒng)的口口徑要求最最小。場鏡起到使使前后系統(tǒng)統(tǒng)的光瞳銜銜接的作用用?！飳嶋H設設計：在-1×轉像透鏡前前、物鏡的的實像面處處加場鏡。。場鏡的應用用四、顯微鏡鏡系統(tǒng)光束束選擇的總總結1、一般情情況，孔徑徑光闌在顯顯微物鏡上上；4、長光路路顯微鏡系系統(tǒng)：利用場鏡達達到前后系系統(tǒng)的光瞳瞳銜接，減小光學零零件尺寸。。2、一次實實像面處安安放視場光光闌；3、測長顯顯微鏡，孔孔徑光闌在在顯微物鏡鏡焦平面上上——物方遠心光光路第五節(jié)光光學系統(tǒng)統(tǒng)的景深同一位置不不同景深的的效果一、光學系系統(tǒng)的空間間像1、平面上上的空間像像：空間點成像像于一個像像平面上。。對準平面景像平面共軛以入瞳中心為投影中心心，以各空空間點的主光線為投影方向向，向對準平面投影，對應應投影點在在景象平面面上的共軛點即為空間點點的平面像像?！锲矫嫔仙系目臻g像像的獲得：：★對準平面外的空間點，在景象平面產生一個彌散斑。彌散斑的直徑與入瞳直徑、與景象平面的距離有關?；颍涸谙窨湛臻g以出瞳中心為投影中心心，仍以各各空間點的的主光線為為投影方向向，各空間間像點向景象平面投影，可得得空間點的的平面像。。二、光學系系統(tǒng)的景深深★成像空間的的景深：在景象平面面上所獲得得的成清晰晰像的物空間深度度。遠景平面近景平面入瞳中心：：物空間參數(shù)數(shù)的起算原點點出瞳中心：：像空間參數(shù)的起算原點點★對準平面的彌散斑直徑：★景像平面的彌散斑直徑：★由相似三角形得：兩個因素：：觀測距離離、極限分分辨角★正確透透視距離：：觀察距離滿滿足照片上上各點對人人眼睛的張張角，與直直接觀察空空間時各對對應點對眼眼睛的張角角相等。眼睛以下推導不考慮正負號以照相機為為例，分析析人眼看照照片認為是是清晰圖像像的情況：：★對準平面上對應彌散斑的允許值：★遠景、近景到對準平面的距離：★遠景、近景景到入瞳的的距離：★景像平面（照片）上彌散斑直徑的允許值★總成像深度——景深★物方孔徑角角U：軸上物點點-入瞳邊邊緣連線與與光軸的夾夾角。眼睛2a例：照相機機的原理圖圖光圈大小對對于景深的的影響對于固定焦距和和拍攝距離離，使用光圈圈越小，景景深越大孔徑光闌——光圈相對孔徑D/f′(入瞳直直徑與焦距距之比)例1：現(xiàn)有有一照相機機，其物鏡鏡f′=75mm，現(xiàn)以以常攝距離離p=3m進行拍攝攝，光圈的的相對孔徑D/f′(入瞳直直徑與焦距距之比)分別采用1/3.5和1/22，試分別求求其景深。。解：F/3.5不同光圈的的效果F/11F/321、、使使對準平面前前的整個空空間都能在景像像平面上成成清晰像：：即，遠景深度：三、特例★景深：自入入瞳前距離離a/ε處的平面起起至無限遠遠。（對準平面）近景位置：2、照相物物鏡調焦到無限限遠：END4★景深：自入入瞳前距離離2a/ε處的平面起起至無限遠遠。（對準平面面）近景位置：（一）長景景深的照片片（二）短景景深照片作業(yè)